JP6759161B2 - 光学系および画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像投射装置（プロジェクタ）の投射レンズ等に好適な光学系に関する。

プロジェクタには、平面形状のスクリーン（以下、平面スクリーンという）だけでなく、曲面形状のスクリーン（以下、曲面スクリーンという）に画像を投射することが求められる場合がある。ただし、従来のプロジェクタ用投射レンズは、平面スクリーンに画像を投射することを前提として作られており、これを用いて曲面スクリーンに画像を投射すると画像においてピントが合わない領域が生ずる。

特許文献１には、曲面スクリーンへの画像投射時に複数のレンズ群を移動させて画像全体のピントを合わせることが可能な投射レンズが開示されている。

特開２０１４−２３５２１７号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された投射レンズでは、複数のレンズ群の移動量が大きく、これらを移動させる機構の構成が複雑である。

本発明は、簡易な構成でありながらも像面湾曲を変化させることが可能な光学系（投射レンズ）を提供する。

本発明の一側面としての光学系は、絞りと、該絞りよりも拡大共役側に設けられた複数のレンズと、絞りよりも縮小共役側に配置された少なくとも１つのレンズとを有する。上記複数のレンズは、拡大共役側から縮小共役側に順に、それぞれ光学系の光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有するレンズユニットとして、第１の可動負レンズユニットと第２の可動負レンズユニットとを含んでいる。第１および第２の可動負レンズユニットは、光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動し、第１および第２の可動負レンズユニットが移動しても光学系全系の共役長が不変であり、第１の可動負レンズユニットは、光学系において最も拡大共役側に配置されていることを特徴とする。

なお、上記光学系を用いた画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明の光学系によれば、簡易な構成でありながらも像面湾曲を変化させることができる。

本発明の実施例１である光学系（投射距離２０５０ｍｍ）の広角端および望遠端での構成を示す断面図。 実施例１の光学系の広角端での収差図。 実施例１の光学系の望遠端での収差図。 本発明の実施例２である光学系（投射距離２０５０ｍｍ）の広角端および望遠端での構成を示す断面図。 実施例２の光学系の広角端での収差図。 実施例２の光学系の望遠端での収差図。 本発明の実施例３である光学系（投射距離２０５０ｍｍ）の広角端および望遠端での構成を示す断面図。 実施例３の光学系の広角端での収差図。 実施例３の光学系の望遠端での収差図。 実施例１〜３の光学系を用いたプロジェクタの構成を示す断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず図１を用いて、後述する本発明の各実施例の光学系（図１、図４、図７では１，２１，３１で示す）に共通する特徴について説明する。

各実施例の光学系は、画像投射装置（プロジェクタ）において、図の右側である縮小共役側（後述する光変調素子側）からの光を、図の左側である拡大共役側（後述する被投射面側）に向けて投射する投射レンズに用いられる。図１中の３は、不図示の光源からの光を入力画像信号に応じて変調する光変調素子であり、液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス等である。また、２は光変調素子３からの光を投射レンズに導く光学ブロックであり、プリズムやフィルタ等を含む。

各実施例の光学系は、絞りＳＴ１（図４、図７ではＳＴ２，ＳＴ３）と、該絞りＳＴ１よりも拡大共役側（図の左側）に配置された前側レンズ群ＦＬと、絞りＳＴ１よりも縮小共役側（図の右側）に配置された後側レンズ群ＲＬとを有する。

前側レンズ群ＦＬは、それぞれ光学系の光軸ＡＸＬが延びる方向である光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有する２つのレンズユニットを有する。該２つのレンズユニットは、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された第１の可動負レンズユニットとしての負レンズユニットＢ１ａ（図４、図７ではＢ２１ａ，Ｂ３１ａ）と、第２の可動負レンズユニットとしての負レンズユニットＢ１ｂ（図４、図７ではＢ２１ａ，Ｂ３１ａ）である。像面湾曲を変化させるために、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂは光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように（言い換えれば、互いに独立に）移動する。

つまり、可動負レンズユニットとしての負レンズユニットＢ１ａ、Ｂ１ｂは、後述の第１レンズユニットの中に含まれ、かつ像面湾曲の調整に際して互いに独立して移動する１つのレンズ又は複数のレンズの集合をいう。

前側レンズ群ＦＬには、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された第１レンズユニットから第４レンズユニット（図１ではＢ１〜Ｂ４）が含まれる。また、後側レンズ群ＲＬには、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された第５レンズユニットから第８レンズユニット（図１ではＢ５〜Ｂ８）が含まれる。各実施例の光学系は、可動レンズユニットである第２、第３、第４、第５、第６および第７レンズユニットを光軸方向にて隣り合うレンズユニット間の間隔が変化するように光軸方向に移動させることで、広角端から望遠湍まで変倍が可能なズームレンズである。さらに、第１レンズユニット中のレンズＬ１３，Ｌ１４，Ｌ１５を光軸方向に移動させることで焦点調節が可能である。焦点調節（フォーカシング）時のＬ１４とＬ１５の移動量は同じである。

各実施例の光学系は、変倍に際して互いに隣接するレンズユニット間の光軸方向の間隔が変化する複数のレンズユニットとして、上記の第１〜第８レンズユニットを備えている。

ここでいう互いに隣接するレンズユニット間の間隔とは、例えば、図１における第１レンズユニットＢ１と第２レンズユニットＢ２との間の間隔、第３レンズユニットＢ３と第４レンズユニットＢ４との間の間隔等をいう。つまり、レンズユニット間の境界は、変倍に際して変化するレンズユニット間の間隔にある。なお、互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するとは、第１レンズユニットＢ１と第２レンズユニットＢ２との間の間隔等、変倍時に不動のレンズユニットと可動のレンズユニットとの間の間隔が変化することも意味する。

なお、各実施例におけるレンズユニットが備えるレンズは複数のレンズであっても１つのレンズのみであってもよい。つまり、第１〜第８レンズユニットの境界は変倍に際して変化する間隔にあり、可動負レンズユニットの境界は像面湾曲調整に際して変化する間隔にある。

負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂについてさらに詳しく説明する。各実施例の光学系において、最も拡大共役側に負レンズユニットＢ１ａが配置され、それに縮小共役側にて隣り合うように負レンズユニットＢ１ｂが配置されている。また、負レンズユニットＢ１ａは１つの負レンズＬ１１により構成され、負レンズユニットＢ１ｂも１つの負レンズＬ１２により構成されている。

負レンズユニットＢ１ａは、負レンズユニットＢ１ｂに比べて、同じ移動量に対する像面湾曲の変化量が大きい。一方、負レンズユニットＢ１ｂは、負レンズユニットＢ１ａに比べて、同じ移動量に対するバックフォーカス（ＢＦ）の変化量が大きい。このような関係を有する負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂを、移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動させることで、バックフォーカスの変化を抑えつつ像面湾曲を変化させることが可能となる。

次に、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動方向の例について説明する。負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂを互いに同じ方向に移動させると、これらが像面湾曲を変化させる方向が逆であるために、これら負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動により得られる像面湾曲の変化量が少なくなる。これに対して、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂを互いに逆方向に移動させると、これらによる像面湾曲の変化量が加算されるために、少ない移動量でも大きな像面湾曲の変化量が得られる。したがって、バックフォーカスの変化を抑えつつ像面湾曲を変化させるためには、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂを互いに逆方向に移動させることが好ましい。

次に、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動量について説明する。負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂは、光軸ＡＸＬを中心として回転可能な不図示のカム環に設けられたカムによって光軸方向に移動される。各実施例では、このときの負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動方向と移動量（つまりはこれらを移動させるカムの形状）を適切に設定する。これにより、像面湾曲の変化（負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動）の前後での物体面と像面との間の距離、すなわち共役長を不変（一定）または僅かに変化するだけとすることができる。プロジェクタの投射レンズとしては、物体面は光変調素子３の光変調面に相当し、像面は被投射面に相当する。

各実施例（後述する各数値例）では、負レンズユニットＢ１ａが＋１ｍｍ移動すると、負レンズユニットＢ１ｂが−０．２４６ｍｍ移動するようにこれらの移動方向と移動量を設定している。

次に、各実施例の光学系が満足することが好ましい条件について説明する。各実施例の光学系は、以下の式（１）の条件を満足することで、バックフォーカスの変化を抑えつつ良好な像面湾曲の変化量が得られる。

０．０１≦φｂ／φａ≦３．００ （１）
式（１）において、φａは負レンズユニットＢ１ａの屈折力であり、φｂは負レンズユニットＢ１ｂの屈折力である。φｂ／φａが式（１）の下限値を下回ると、負レンズユニットＢ１ｂに対する負レンズユニットＢ１ａの屈折力が強くなりすぎて、負レンズユニットＢ１ａの移動によるバックフォーカスの変化量が増加する。この結果、負レンズユニットＢ１ｂを移動させてもバックフォーカスの変化を抑えきれないおそれがある。φａ／φｂが式（１）の上限値を超えると、負レンズユニットＢ１ａの屈折力が弱すぎて像面湾曲調整のために負レンズユニットＢ１ａを移動させる量が増えてしまったり、十分に像面湾曲を調整することができなくなってしまったりするおそれがある。なお、式（１）の下限値を０．０５あるいは０．１としてもよい。

なお、式（１）の範囲をより狭めた式（１）′の条件を満足すると、より好ましい。
０．３０≦φｂ／φａ≦１．３０ （１）′
また、各実施例の光学系は、以下の式（２）の条件を満足することで、良好な像面湾曲の変化量が得られる。

−８≦φｗ／φａ≦−３ （２）
式（２）において、φｗは広角端における光学系全系の屈折力である。φｗ／φａが式（２）の上限値を超えると、負レンズユニットＢ１ａの屈折力が強くなりすぎ、その移動量に対する像面湾曲の変化量が大きくなりすぎる。この結果、像面湾曲の変化量のコントロールが困難になる。また、φｗ／φａが式（２）の下限値を下回ると、負レンズユニットＢ１ａの屈折力が弱くなりすぎ、これを移動させても良好な像面湾曲の変化量が得られない。また、像面湾曲調整の際に必要な負レンズユニットＢ１ａの移動量が大きくなりすぎてしまう。

なお、式（２）の範囲をより狭めた式（２）′の条件を満足すると、より好ましい。

−７．０≦φｗ／φａ≦−４．５ （２）′
また、各実施例の光学系において、負レンズユニットＢ１ａに非球面形状を用い、以下の式（３）の条件を満足することで、像面湾曲の変化量を増加させつつ、バックフォーカスの変化を小さくすることができる。

４≦Ｒｃ／Ｒｍ≦３５ （３）
式（３）において、Ｒｃは負レンズユニットＢ１ａにおける最も拡大共役側のレンズ面の近軸における曲率半径である。また、Ｒｍは負レンズユニットＢ１ａにおける最も拡大共役側のレンズ面の有効範囲のうち最も周辺部の曲率半径である。式（３）の条件は、軸上光束付近と周辺光束付近の局所的な屈折力の差を適切に設定することを意味する。

なお、式（３）の範囲をより狭めた式（３）′の条件を満足すると、より好ましい。

６≦Ｒｃ／Ｒｍ≦２６ （３）′
さらに、各実施例の光学系は、以下の式（４）の条件を満足することがより好ましい。

ｄＬ≦ｐＦｗ （４）
式（４）において、ｄＬは像面湾曲の変化（負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂの移動）の前後での共役長の変化量であり、ｐは物体としての光変調素子の画素ピッチである。また、Ｆｗは広角端における光学系1のＦナンバーである。式（４）の条件を満足することで、像面湾曲を変化させる際に画角（投射画像）の全体でピントぼけが発生しにくくなり、良好な光学性能を得ることができる。式（４）の条件を満足する限り像面湾曲の変化に伴う投射画像の画質の劣化は少なく、実質的には共役長が一定であると言える。

また、各実施例の光学系は、以下の式（５）の条件を満足することが好ましい。

２５°≦ωｗ≦３６° （５）
式（５）において、ωｗは広角端における光軸ＡＸＬと最軸外光とがなす角度（いわゆる半画角）である。つまり、各実施例の光学系は、超広画角な特殊な光学系ではなく、一般的な画角を有する光学系である。

上記各条件を満足することで、簡易な光学構成でありながらも、平面スクリーンおよび曲面スクリーンへの画像投射時に画像全体にわたってピントを合わせることができる良好な光学性能を有するプロジェクタ用投射レンズを実現することができる。

なお、各実施例において、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂはそれぞれ、光学構成を簡単にするためには１つのレンズで構成することが好ましいが、２つ以上のレンズによって構成されてもよい。また、各実施例の光学系はズーレンズであるが、単焦点レンズであってもよい。

各実施例では絞りの位置として物理的な絞りが設けられた位置を意味するが、そのような物理的な絞りが設けられていなくても、軸外主光線が光軸と交わる位置を絞りの位置としてもよい。また、物理的な絞りがある場合でも、専用の絞りではなく、光学系を収容する鏡筒等の部材を絞りとして用いてもよい。

本発明の実施例１（数値例１）について説明する。図１は、実施例１の光学系１を用いた投射レンズ（投射距離２０５０ｍｍ）の断面を示す。投射レンズは、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された以下の第１〜第８レンズユニットＢ１〜Ｂ８により構成されている。

第１レンズユニットＢ１は、負の屈折力を有し、変倍の際に固定される。第２レンズユニットＢ２は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第３レンズユニットＢ３は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第４レンズユニットＢ４は、負の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第５レンズユニットＢ５は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第６レンズユニットＢ６は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第７レンズユニットＢ７は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第８レンズユニットＢ８は、正の屈折力を有し、変倍の際に固定される。

絞りＳＴ１は、第４レンズユニットＢ４と第５レンズユニットＢ５との間（第５レンズユニットＢ５の拡大共役側）に配置され、変倍の際には第５レンズユニットＢ５と一体で移動する。

第１レンズユニットＢ１は、拡大共役側から順に配置された負、負、負、負および正の５つのレンズＬ１１〜Ｌ１５により構成されている。第２レンズユニットＢ２は、１つの正レンズＬ１６により構成されている。第３レンズ３群Ｂ３は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ１７，Ｌ１８により構成されている。第４レンズユニットＢ４は、１つの負レンズＬ１９により構成されている。第５レンズユニットＢ５は、拡大共役側から順に配置された負および正の２つのレンズＬ２０，Ｌ２１により構成されている。第６レンズユニットＢ６は、拡大共役側から順に配置された負、正、正および負の４つのレンズＬ２２〜Ｌ２５により構成されている。第７レンズユニットＢ７は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ２６，Ｌ２７により構成されている。第８レンズユニットＢ８は、１つの正レンズＬ２８により構成されている。

本数値例の光学系１は、上記式（１）〜（５）の条件を満足している。各式の値を表１（Ｃ）に示す。

図１０に、本実施例（または後述する他の実施例）の投射レンズを用いた液晶プロジェクタの構成を示す。光源５１から発せられた光（白色無偏光光）は、照明光学系５２により特定の偏光方向を有する直線偏光光に変換されるとともに照明光学系５２の光学作用によって３つの液晶パネル５７，５８，５９のそれぞれを均一に照明する。照明光学系５２から出射した白色直線偏光光は、ダイクロイックミラー５３および第１の偏光ビームスプリッタ５５によりＲ光、Ｇ光およびＢ光に分離され、それぞれの色に対応する液晶パネル５７，５８，５９に導かれる。液晶パネル５７，５８，５９により変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、第１の偏光ビームスプリッタ５５、第２の偏光ビームスプリッタ５４および色合成プリズム５６により合成されて投射レンズ６０に導かれる。合成された光は、投射レンズ６０により平面スクリーン６１または曲面スクリーン６１’に投射される。投射レンズ６０は、レンズ鏡筒６０ａによって保持されている本実施例で説明した光学系１（または後述する他の実施例で説明する光学系２１，３１である。

なお、図に示した曲面スクリーン６１’は投射レンズ６０に向かって凹面形状のスクリーンであるが、投射レンズ６０に向かって凸面形状のスクリーンであってもよい。

図２および図３はそれぞれ、数値例１の投射レンズの広角端および望遠端かつ投射距離２０５０ｍｍにおける縦収差である球面収差（ｄ線）、非点収差（Ｓはサジタル面、Ｔはタンジェンシャル面を示す）および歪曲収差（ｄ線）を示す。

図４は、実施例２（数値例２）の光学系２１を用いた投射レンズ（投射距離２０５０ｍｍ）の断面を示す。光学系２１は、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された以下の第１〜第８レンズユニットＢ２１〜Ｂ２８により構成されている。

本実施例では、負レンズユニットＢ２１ａのうち最も拡大共役側のレンズ面の近軸における曲率半径が、負レンズユニットＢ２１ａのうち最も拡大共役側のレンズ面の有効領域における最も周辺部での曲率半径より大きい。これにより、負レンズユニットＢ２１ａにおける軸上光束付近と周辺光束付近の局所的な屈折力差を適切に設定している。このため、簡易な光学構成でありながらも、負レンズユニットＢ２１ａ，Ｂ２１ｂの移動量を少なくすることができるとともに、バックフォーカスの変化を抑えつつ像面湾曲を変化させることが可能となる。

第１レンズユニットＢ２１は、負の屈折力を有し、変倍の際に固定される。第２レンズユニットＢ２２は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第３レンズユニットＢ２３は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第４レンズユニットＢ２４は、負の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第５レンズユニットＢ２５は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第６レンズユニットＢ２６は、負の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第７レンズユニットＢ２７は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第８レンズユニットＢ２８は、正の屈折力を有し、変倍の際に固定される。

絞りＳＴ２は、第４レンズユニットＢ２４と第５レンズユニットＢ２５との間（第５レンズユニットＢ５の拡大共役側）に配置され、変倍の際には第５レンズユニットＢ２５と一体で移動する。

第１レンズユニットＢ２１は、拡大共役側から順に配置された負、負、負、負および正の５つのレンズＬ３１〜Ｌ３５により構成されている。第２レンズユニットＢ２２は、１つの正レンズＬ３６により構成されている。第３レンズ３群Ｂ２３は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ３７，Ｌ３８により構成されている。第４レンズユニットＢ２４は、１つの負レンズＬ３９により構成されている。第５レンズユニットＢ２５は、拡大共役側から順に配置された負および正の２つのレンズＬ４０，Ｌ４１により構成されている。第６レンズユニットＢ２６は、拡大共役側から順に配置された負、正、正および負の４つのレンズＬ４２〜Ｌ４５により構成されている。第７レンズユニットＢ２７は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ４６，Ｌ４７により構成されている。第８レンズユニットＢ２８は、１つの正レンズＬ４８により構成されている。

本数値例の光学系２１は、上記式（１）〜（５）の条件を満足している。各式の値を表２（Ｃ）に示す。

図５および図６はそれぞれ、数値例２の投射レンズの広角端および望遠端かつ投射距離２０５０ｍｍにおける縦収差である球面収差（ｄ線）、非点収差（Ｓはサジタル面、Ｔはタンジェンシャル面を示す）および歪曲収差（ｄ線）を示す。

図７は、実施例３（数値例３）の光学系３１を用いた投射レンズ（投射距離２０５０ｍｍ）の断面を示す。光学系３１は、拡大共役側から縮小共役側に順に配置された以下の第１〜第８レンズユニットＢ３１〜Ｂ３８により構成されている。

本実施例は、実施例１の負レンズユニットＢ１ａに比べて、負レンズユニットＢ３１ａの屈折力が強い実施例である。また、本実施例も式（１），（２）の条件を満足するため、簡易な光学構成でありながらも、バックフォーカスの変化を抑えつつ像面湾曲を変化させることを可能としている。

第１レンズユニットＢ３１は、負の屈折力を有し、変倍の際に固定される。第２レンズユニットＢ３２は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第３レンズユニットＢ３３は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第４レンズユニットＢ３４は、負の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第５レンズユニットＢ３５は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第６レンズユニットＢ３６は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第７レンズユニットＢ３７は、正の屈折力を有し、変倍の際に移動する。第８レンズユニットＢ３８は、正の屈折力を有し、変倍の際に固定される。

絞りＳＴ３は、第４レンズユニットＢ３４と第５レンズユニットＢ３５との間（第５レンズユニットＢ５の拡大共役側）に配置され、変倍の際には第５レンズユニットＢ３５と一体で移動する。

第１レンズユニットＢ３１は、拡大共役側から順に配置された負、負、負、負および正の５つのレンズＬ５１〜Ｌ５５により構成されている。第２レンズユニットＢ３２は、１つの正レンズＬ５６により構成されている。第３レンズ３群Ｂ３３は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ５７，Ｌ５８により構成されている。第４レンズユニットＢ３４は、１つの負レンズＬ５９により構成されている。第５レンズユニットＢ３５は、拡大共役側から順に配置された負および正の２つのレンズＬ６０，Ｌ６１により構成されている。第６レンズユニットＢ３６は、拡大共役側から順に配置された負、正、正および負の４つのレンズＬ６２〜Ｌ６５により構成されている。第７レンズユニットＢ３７は、拡大共役側から順に配置された正および負の２つのレンズＬ６６，Ｌ６７により構成されている。第８レンズユニットＢ３８は、１つの正レンズＬ６８により構成されている。

本数値例の光学系３１は、上記式（１）〜（５）の条件を満足している。各式の値を表３（Ｃ）に示す。

図８および図９はそれぞれ、数値例３の投射レンズの広角端および望遠端かつ投射距離２０５０ｍｍにおける縦収差である球面収差（ｄ線）、非点収差（Ｓはサジタル面、Ｔはタンジェンシャル面を示す）および歪曲収差（ｄ線）を示す。

以下の表１〜３において、（Ａ）はレンズ構成を示し、ｆは焦点距離（ｍｍ）を示す。Ｆは開口比である。また、ｒｉは拡大共役側からｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）であり、ｄｉはｉ番目の面と（ｉ＋１）番目の面との間の間隔（ｍｍ）である。ｎｉとνｉはそれぞれ、拡大共役側から順にｉ番目の光学部材のｄ線を基準とした屈折率とアッベ数である。ＳＴは絞りの位置である。

左側に＊が付された面は、以下の式で示す関数で表される非球面形状を有する。各表（Ｂ）に非球面係数Ａ〜Ｇを示す。ｙは径方向での座標、ｚは光軸方向での座標、ｋはコ―ニック係数を示す。また、ｅ−Ｘは１０^−Ｘを示す。

ｚ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒｉ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ^２／ｒｉ^２）｝^１／２］
＋Ａｙ^４＋Ｂｙ^６＋Ｃｙ^８＋Ｄｙ^１０＋Ｅｙ^１２＋Ｆｙ^１４＋Ｇｙ^１６

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、各レンズユニット全体のパワー、各レンズユニットが含む各レンズのパワー及び硝材は各実施例に限定されるものではない。また、負レンズユニットＢ１ａ，Ｂ１ｂは変倍（ズーミング）および焦点調節（フォーカシング）の少なくとも一方の際に固定であってもよい。

１，２１，３１ 光学系
Ｂ１ａ 負レンズユニット（第１の可動負レンズユニット）
Ｂ１ｂ 負レンズユニット（第２の可動負レンズユニット）
ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３ 絞り
ＦＬ 前側レンズ群
ＲＬ 後側レンズ群

Claims (15)

1. 絞りと、該絞りよりも拡大共役側に設けられた複数のレンズと、前記絞りよりも縮小共役側に配置された少なくとも１つのレンズとを有する光学系であって、
   前記複数のレンズは、前記拡大共役側から前記縮小共役側に順に、それぞれ前記光学系の光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有するレンズユニットとして、第１の可動負レンズユニットと第２の可動負レンズユニットとを含んでおり、
   前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動し、
   前記第１および第２の可動負レンズユニットが移動しても前記光学系全系の共役長が不変であり、
   前記第１の可動負レンズユニットは、前記光学系において最も前記拡大共役側に配置されていることを特徴とする光学系。
2. 前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向において互いに隣り合うレンズユニットであることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向における互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記第１の可動負レンズユニットの前記負の屈折力をφａとし、前記第２の可動負レンズユニットの前記負の屈折力をφｂとするとき、
   ０．０１≦φｂ／φａ≦３．００
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。
5. 前記第１の可動負レンズユニットの前記負の屈折力が、前記第２の可動負レンズユニットの前記負の屈折力より強いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記第１および第２の可動負レンズユニットのうち少なくとも一方が非球面形状のレンズ面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 前記第１および第２の可動負レンズユニットはそれぞれ、１つのレンズにより構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学系。
8. 前記光学系は変倍および焦点調節が可能であり、
   前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記変倍および前記焦点調節の少なくとも一方に際して固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記変倍および前記焦点調節に際して固定されることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 前記第１の可動負レンズユニットの前記負の屈折力をφａとし、前記光学系の広角端における該光学系全系の屈折力をφｗとするとき、
    −８≦φw／φa≦−３
    なる条件を満足することを特徴とする請求項８または９に記載の光学系。
11. 前記光学系が広角端にあるときの前記光学系の光軸と最軸外光とがなす角度をωｗとするとき、
    ２５°≦ωｗ≦３６°
    なる条件を満足することを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の光学系。
12. 絞りと、該絞りよりも拡大共役側に設けられた複数のレンズと、前記絞りよりも縮小共役側に配置された少なくとも１つのレンズとを有する光学系であって、
    前記複数のレンズは、前記拡大共役側から前記縮小共役側に順に、それぞれ前記光学系の光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有するレンズユニットとして、第１の可動負レンズユニットと第２の可動負レンズユニットとを含んでおり、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動し、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットが移動しても前記光学系全系の共役長が不変であり、
    前記第１の可動負レンズユニットの前記負の屈折力が、前記第２の可動負レンズユニットの前記負の屈折力より強いことを特徴とする光学系。
13. 絞りと、該絞りよりも拡大共役側に設けられた複数のレンズと、前記絞りよりも縮小共役側に配置された少なくとも１つのレンズとを有する光学系であって、
    前記複数のレンズは、前記拡大共役側から前記縮小共役側に順に、それぞれ前記光学系の光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有するレンズユニットとして、第１の可動負レンズユニットと第２の可動負レンズユニットとを含んでおり、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動し、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットが移動しても前記光学系全系の共役長が不変であり、
    前記光学系は変倍および焦点調節が可能であり、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記変倍および前記焦点調節の少なくとも一方に際して固定され、
    前記第１の可動負レンズユニットの前記負の屈折力をφａとし、前記光学系の広角端における該光学系全系の屈折力をφｗとするとき、
    −８≦φw／φa≦−３
    なる条件を満足することを特徴とする光学系。
14. 絞りと、該絞りよりも拡大共役側に設けられた複数のレンズと、前記絞りよりも縮小共役側に配置された少なくとも１つのレンズとを有する光学系であって、
    前記複数のレンズは、前記拡大共役側から前記縮小共役側に順に、それぞれ前記光学系の光軸方向に移動して像面湾曲を変化させる負の屈折力を有するレンズユニットとして、第１の可動負レンズユニットと第２の可動負レンズユニットとを含んでおり、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記光軸方向における移動方向および移動量のうち少なくとも一方が異なるように移動し、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットが移動しても前記光学系全系の共役長が不変であり、
    前記光学系は変倍および焦点調節が可能であり、
    前記第１および第２の可動負レンズユニットは、前記変倍および前記焦点調節の少なくとも一方に際して固定され、
    前記光学系が広角端にあるときの前記光学系の光軸と最軸外光とがなす角度をωｗとするとき、
    ２５°≦ωｗ≦３６°
    なる条件を満足することを特徴とする光学系。
15. 光源からの光を変調する光変調素子と、
    前記光変調素子からの前記光を投射する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。